基于地震动力响应的结构自振周期段划分

Abstract

本文针对结构抗震分析中自振周期划分方法精度不足的问题，基于非线性动力响应特征开展结构周期精细化分类研究。采用修正的Clough双折线滞回模型模拟结构在地震作用下的力学行为，并选取PEER NGA-WEST2数据库中5535条地震动记录作为输入，计算0 ~ 10 s范围内200个离散周期点的最大位移响应，形成周期–响应矩阵。对不同场地类型下的响应数据进行聚类分析，并引入标准化模糊误差与Calinski-Harabasz指数作为评价指标，以确定最优分类数量及周期划分边界。研究结果表明，当分类数量取5时，能够较好地反映结构动力响应差异特征。通过分析得到不同场地条件下的周期分段范围及对应聚类中心，揭示了周期划分随场地条件变化的规律。本文的研究方法在数据规模与非线性响应刻画方面具有明显优势，可为结构抗震设计及地震动选取提供更具针对性的参考依据。